EP0813474A1 - Verwendung eines verbundstoffes zur herstellung von sportbällen oder als schuhobermaterial - Google Patents

Verwendung eines verbundstoffes zur herstellung von sportbällen oder als schuhobermaterial

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EP0813474A1
EP0813474A1 EP96907372A EP96907372A EP0813474A1 EP 0813474 A1 EP0813474 A1 EP 0813474A1 EP 96907372 A EP96907372 A EP 96907372A EP 96907372 A EP96907372 A EP 96907372A EP 0813474 A1 EP0813474 A1 EP 0813474A1
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Definitions

  • the invention relates to the use of a composite material for the production of sports balls or shoe upper material, which consists of several layers, with an abrasion-resistant plastic layer being provided as the outermost layer and a layer of spun-fiber nonwoven as the inner layer.
  • the main problem with the use of such materials for such sports balls is, in particular, that if the internal rubber bladder is inflated with compressed air, the shape stability of the casing is not achieved under strong internal pressure, such a ball without special lamination on the innermost layer does not produce a perfect, uniform layer Has rounding, or a precision-made ball becomes unstable over time and loses its rounding.
  • the reason lies in an inadequate tensile stability of the inner layer or layers, in particular when using nonwovens and felts and / or in a directional dependence of the elongation when using fabric underlays.
  • the invention is based on the object of proposing a composite material with which such sports balls, which are sewn or welded from several pieces and comprise an inner rubber bubble, achieve an accurate spherical curve at the intended internal pressure of the rubber bubble and do not become unstable under heavy use and have a permanent soft elasticity.
  • An abrasion-resistant plastic such as polyurethane, silicone rubber, polyvinyl chloride, polyethylene, polypropylene, polyacrylate or a rubber latex layer, is used as the outer layer.
  • the fact that the outermost plastic layer, which gives the appearance, strength and elasticity, is joined by a second layer of spun-fiber nonwoven which has uniform stretching and tear resistance in all directions results in a uniformity of the composite. Due to the evenly low stretch in all directions and the high tensile strength of the spunbond nonwoven of the second layer, the elastic material of the outer layer can expand in a controlled and absolutely uniform manner due to the internal pressure of the inflated balls.
  • the roundness and precision of the balls is kept absolutely dimensionally stable by this corset and the material of the outer layer has no possibility to expand or distort unevenly.
  • Another advantage of using such materials is that they are easy to work with, since the material can be cut and sewn cleanly.
  • Spunbond nonwovens have been known for a long time and are used in vehicle construction, for carpet production, in civil engineering, for roofing membranes, in filter technology, electronics industry, wallpaper production, horticulture and agriculture. Their high tear and shock resistance, dimensional stability or temperature resistance, permeability, durability and thermal deformability make them suitable for all of these applications.
  • Such nonwovens are produced by spinning fiber-forming plastics, for example polyamide, polyester, polyolefins, PVC or polystyrene, and endlessly depositing the thin threads in a tangled position and solidifying them into layers, either by welding the crossing points of the filaments under pressure and heat or by spraying on a binder solution brings about a bonding thereof (cf. DE 13 03 891-B1).
  • An inner or third layer of a suitable staple fiber nonwoven is preferably provided, which brings about a pressure equalization between the inner compressed air-filled rubber bladder and the outer shell and a certain amount Attenuation of the elasticity is achieved, so that the behavior of the case corresponds to that of a leather case.
  • the invention has the essential advantage that a sports ball made with such a material achieves optimal rounding with the greatest stress.
  • balls which are produced in this structure can be inflated with higher pressure without losing their shape and precision.
  • the seams of the balls last longer than average and do not tear if the fleece is laid out strong enough.
  • the balls, which are manufactured with this structure maintain their shape stability even during continuous use, because the balls have no possibility of warping and becoming out of round due to the completely isotropic stretching of the fleece.
  • Vulcanization of the composites mentioned when used as a ball material is particularly effective in optimizing the jumping behavior in sports balls and is therefore particularly preferred.
  • This knowledge is based on the fact that such a composite is very sluggish and stiff when binding, for example based on latex and self-crosslinking agents. It has therefore been shown that a self-crosslinked nonwoven material is not suitable for use as a quality ball material, since sports balls are made from such a material, have no temperament and have very poor jumping behavior, which in practice is the case with sports is not accepted.
  • the reason for this negative jump effect is that one self-crosslinked system the fibers in the fleece are bonded inelastic and stiff with resins.
  • vulcanization In the case of vulcanization, on the other hand, there is even the possibility of systematically achieving different elasticity values and degrees of hardness in the nonwoven substrate depending on the need and requirement.
  • the vulcanization produces the soft rubber which is very resistant to heat and cold.
  • the latex is vulcanized at 140 * with the fleece, in contrast to coagulation, which is based on a temperature between 37 * - 65 * .
  • the vulcanization temperature should not exceed 140 * , since otherwise the quality of the vulcanized substrate is lost, the fleece becomes hard and brittle.
  • a particularly preferred variant consists in vulcanizing the fleece material in the color white or in light colors.
  • the vulcanized nonwoven substrate remains open-pored and the voids in the nonwoven are not filled and clogged like jelly.
  • a vulcanized nonwoven substrate is better filled with latex than, for example, a nonwoven with self-crosslinking.
  • the latex attaches itself more strongly to the fibers and fiber crossings, but the substrate remains outstandingly open-pored and has strong breathability.
  • the chain-like molecules consisting of isomers are cross-linked by sulfur bridges.
  • Such a vulcanized material has a special elasticity, viscosity and first-class reflexes, which is clearly shown by the perfect, first-class jumping behavior of sports balls. The special thing here is that a player can maintain optimal, soft ball contact without the ball jumping off in an uncontrolled manner. The ball has first-class ball guidance and, if necessary, extremely fast acceleration.
  • a vulcanized nonwoven substrate Another very great advantage with a vulcanized nonwoven substrate is that the emulsifiers in each latex, which keep the latex liquid during transport, are included in the nonwoven during the vulcanization process.
  • the emulsifiers can no longer be released in the nonwoven substrate when stretched and compressed and, in the open-pore structure of the nonwoven, do not cause moisture to set.
  • Such an emulsifier acts like a soap and, in a self-crosslinked nonwoven substrate, for example, brings with it unsolvable problems with the hydrophobization.
  • these emulsifiers in combination with moisture cause a constant suction effect. Any water repellents lose their effect.
  • such a material can also be used as a shoe upper, because it ensures permanent resistance to bending, tearing and compression, combined with excellent suppleness and elasticity, as well as first-class breathability caused by the porosity of the substrate.
  • the abrasion-resistant coating can either consist of a closed film or a porous and permeable film, predominantly based on PU.
  • such a vulcanized nonwoven substrate offers the possibility of being used as a covering material in shoes with a velor look without a coating on the upper side, since such a vulcanized substrate has a very high abrasion resistance.
  • such a substrate also with a velor look, can be used for shock-absorbing indoor balls, where it is advisable, if necessary, to laminate the spunbond nonwoven on the back.
  • nonwoven fabric can alternatively be co-coagulated with or foamed with foam, for example high-solit PU foam or PVC foam etc. or coated with foam in order to achieve perfect isotropic uniformity and elastic strength. It is also provided to coat a spunbond nonwoven with foam and to use this combination as a subsat or to additionally equip it with an abrasion-resistant coating.
  • a nonwoven fabric which is formed in the manner of a spunbonded nonwoven fabric with continuous fibers and then needled in a higher grammage and split if necessary, or a spunbonded nonwoven fabric which combines with woven or knitted fabric etc. and then coagulated with PU or vulcanized with latex.
  • a substrate can also be additionally equipped with an abrasion-resistant coating.
  • the spunbond nonwoven offers the possibility of replacing the reinforcement laminate on the inside of the balls, which usually consists of fabric, with the spunbonded nonwoven or combining the spunbonded nonwoven with fabric or knitted fabric.
  • the high processing and vulcanization temperature of 140 * results in first-class open-cell porosity of the non-woven substrate in the non-woven bond based on latex.
  • the latex used covers and covers only the fibers and the fiber crossings in the fleece, without doing so fill, close or block the substrate.
  • vulcanization does not result in negative post-curing of the substrate due to the sulfur. This would, for example, normally happened in other Be ⁇ processing operations such as condensation or H disclosebe- coatings between 140 ° - 160 *. Such a substrate would harden and the properties would change negatively due to embrittlement.
  • Vulcanization of the fleece in white and light colors stabilization of the vulcanized spunbond fleece with sulfur, and hydrophobization with fluorocarbon are particularly preferred.
  • the drawing shows the structure of the composite with three layers in a partial cross section corresponding to the contours of a sports ball.
  • an outer layer 1 made of a highly abrasion-resistant material, for example based on polyurethane
  • a second layer of spun-fiber fleece 2 is provided, which has a multidirectional uniform stretch and tear resistance.
  • This fleece absorbs the compressive stress generated by the internal pressure of the rubber bubble 4. This keeps the ball stable.
  • nonwoven materials such as polyester, viscose polyester, polyamide, copolymers made from other plastics and the like. chen.
  • As a measure of the tensile strength orders of magnitude of 10 to 1000 N / 5 cm can be assumed.
  • Particularly preferred are spunbond nonwovens which are hardened by vulcanization with latex at higher temperatures, as described above.
  • This spunbonded nonwoven is possibly applied directly to an innermost layer 3, this layer consisting of soft and unstable, i.e. does not consist in solidified staple fiber nonwovens.
  • This layer 3 has the task of generating the desired cushioning and the required weight of the ball and also the playing properties for a good ball feel and good ball control.
  • This innermost layer 3 can consist of a wide variety of short-fiber nonwoven materials, such as, for example, microfiber nonwovens, coagulated nonwovens, porous nonwovens, polyester nonwovens, polyamide nonwovens, felts, leather fiber fabrics, glass fiber nonwovens, synthetic ceramic fiber nonwovens, and the like.
  • Joining layers 2 and 3 may e.g. with the aid of a polyurethane adhesive or, if appropriate materials are used, also by welding or using a rubber adhesive and vulcanizing.
  • a combination of the two materials by means of a hot melt adhesive based on thermoplastics is particularly preferred.
  • spunbond nonwoven of layer 2 directly as a carrier on which the staple fibers, from which the nonwoven layer 3 is formed in known manner, are deposited in order to be subsequently compressed into the nonwoven.
  • An emulsion made of natural or synthetic rubber which contains a silicone or fluorocarbon hydrophobicizing agent and optionally a urethane or acrylate as an adhesion promoter, is preferably used to connect the spunbonded nonwoven and the short-fibered nonwoven.
  • this adhesive causes a firm bond at the fiber contact points of the layers, without, however, significantly reducing the porosity and gas permeability.
  • a material pretreated in this way can still be treated with the polyurethane layer 1 and, if necessary, with the hydrophobization glue reinforcing or weighting fabrics or foils to be glued under the fleece.
  • the materials have good elasticity even in the cold.
  • thermoplastic powder or as a prefabricated film by the action of heat, either solidify in a melting furnace or by infrared emitters. In this way, the plastic partially penetrates the following layer, whereby a particularly firm connection is achieved.
  • Appropriate techniques are known for the production of other composite materials.
  • a connection via a binder, for example a latex or silicone rubber adhesive, is also less preferred but also possible.
  • the spunbond nonwoven with a thin (0.2-1mm) on the upper side and with a thicker (1-5mm) layer of staple fiber on the underside, which are preferably connected to one another by needling, and this Soak the layered composite with the above rubber / water repellent emulsion (20-40% by weight), vulcanize the composite in the oven, grind off surface roughness and only then connect it to layer 1.
  • the thin, mostly re-ground cover layer thus results in a particularly smooth base for the plastic, but is still sufficiently penetrated to enable the staple fiber layer to adhere.
  • the outer layer preferably has a leather-like grain on its surface, which is embossed in the usual way during production with a correspondingly patterned embossing roller or applied via a release paper coating.
  • Solutions or emulsions from known product groups such as aluminum and zirconium salts, higher fatty acids, fatty acid-modified melamines and preferably from silicones, fluorosilicones and fluorocarbon resins, are suitable as water repellents.
  • product groups such as aluminum and zirconium salts, higher fatty acids, fatty acid-modified melamines and preferably from silicones, fluorosilicones and fluorocarbon resins.
  • Another possibility is to combine the above-mentioned components with polyurethane dispersions or to carry out hydrophobization entirely on a dispersion basis.
  • hydrophobicized materials can still be coated or bonded with polymers.
  • the hydrophobizing agents can either be applied after the production of the composite material or the nonwovens can be impregnated with the outer plastic covering before lamination. A previous impregnation proves to be advantageous if the hydrophobizing agent is applied with a solvent in which the outer shell could be dissolved. Subsequent impregnation is necessary if the hydrophobicizing agent would adversely affect the adhesion between the outer plastic shell, the spunbond nonwoven and / or the underlayer. Suitable adhesion promoters can be used for such cases. Since the hydrophobing agents do not fill the pores in the fleece, but only cover the fibers thinly, the material remains airy and breathable.
  • the material is primarily used as a shoe upper. Since this extremely low isotropic stretch for shoe upper material or for special balls, due to the spunbonded nonwoven fabric, which is disadvantageous and if greater stretching is preferred, the material must be built up in two layers. The layer of spunbond nonwoven can be omitted. This also applies to inexpensive sports balls, where greater elongation and tolerances can be accepted. The special effect and the very effective property of such a two-layer material is guaranteed by the latex binding of the substrate in connection with the hot vulcanization and possibly hydrophobization.
  • the materials according to the invention should be usable in a wide temperature range, for example between -10 * and + 50 * C.
  • plasticizers Phthalates, adipates etc.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbundstoff zur Herstellung von Sportbällen und Schuhobermaterial aus einem mehrlagigen Verbundstoff, wobei die äußerste Schicht eine abriebfeste Kunststoffschicht ist, welche mit einer nach allen Richtungen eine gleichmäßige Dehnung und Reißfestigkeit aufweisenden zweiten Schicht aus einem Spinnfaservlies verbunden ist, die ggfs. mit einer innersten Schicht aus einem Stapelfaservliesmaterial verbunden ist.

Description

Verwendung eines Verbundstoffes zur Herstellung von Sport¬ bällen oder als Schuhobermaterial
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Verbundstoffes zur Herstellung von Sportbällen oder Schuhobermaterial, der aus mehreren Lagen besteht, wobei als äußerste Schicht eine abriebfeste KunststoffSchicht und als innere Schicht eine Schicht aus Spinnfaservlies vorgesehen ist.
Die Verwendung von Verbundstoffen für die Herstellung von Sportbällen ist bekannt, wobei als äußerste Schicht eine abriebfeste Kunststoffbeschichtung und als innere Schicht eine elastische Kunststoffschicht, eine Gewebeschicht oder eine Filz- bzw. Vliesschicht vorgesehen ist, wobei gegebe¬ nenfalls auch mehrere solcher Schichten vorgesehen sein können (vgl. DE 27 23 625-C2, DE-U-18 72 725, DE 24 56 071-A1, DE-U-75 02 670, EP-03 05 595-A1 , DE-U-82 07 404.6, DE-29 50 620-A1 ) . Das wesentliche Problem bei Verwendung derartiger Materialien für solche Sportbälle besteht ins¬ besondere darin, daß bei starkem Innendruck durch die mit Preßluft aufgeblasene innere Gummiblase die Formstabilität der Hülle nicht erreicht wird, ein derartiger Ball ohne spezielle Lamination auf der innersten Schicht keine per¬ fekte gleichmäßige Rundung aufweist, oder ein auf Präzi¬ sion gearbeiteter Ball mit der Zeit instabil wird und seine Rundung verliert. Der Grund liegt in einer unzurei¬ chenden Zugstabilität der inneren Schicht bzw. Schichten insbesondere bei Verwendung von Vliesen und Filzen und/- oder in einer Richtungsabhängigkeit der Dehnung bei Ver¬ wendung von Gewebeunterlagen. Es war daher bisher erforderlich, bei solchen Hüllen mehr¬ lagige Gewebe aus Baumwolle, Viskose, Polyamid oder Polye¬ ster zwischenzulegen, wobei die Einzelgewebe aufwendig im 45* Winkel gegeneinander verlegt wurden, um die multidi- rektionale Stabilität zu bewirken; oder eine spezielle Atlasbindung des Gewebes vorzusehen, um die Gewebe in sich zu verfestigen.
Eine ideale isotrope Dehnung der Stütz- und Verfestigungs¬ schichten läßt sich aber auch auf diese Weise nicht errei¬ chen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbund¬ stoff vorzuschlagen, mit dem derartige Sportbälle, die aus mehreren Stücken zusammengenäht oder verschweißt sind und eine innere Gummiblase umfassen, bei dem vorgesehenen Innendruck der Gummiblase eine genaue kugelförmige Rundung erreichen und bei starker Beanspruchung nicht instabil werden und dabei eine dauerhafte weiche Sprungelastizität aufweisen.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Merkmale des Hauptanspruches gelöst und durch die der Unteransprü¬ che gefördert.
Als äußere Schicht wird ein abriebfester Kunststoff, wie Polyurethan, Siliconkautschuk, Polyvinylchlorid, Polyethy- len, Polypropylen, Polyacrylat oder auch eine Gummi-La¬ tex-Schicht verwendet. Dadurch, daß mit der äußersten, das Aussehen, die Festigkeit und Elastizität bewirkenden Kunststoffschicht eine nach allen Richtungen eine gleich¬ mäßige Dehnung und Reißfestigkeit aufweisende zweite Schicht aus Spinnfaservlies verbunden ist, wird eine Gleichmäßigkeit des Verbundes bewirkt. Durch die nach allen Richtungen gleichmäßig geringe Deh¬ nung und hohe Reißfestigkeit des Spinnfaservlieses der zweiten Schicht, kann sich das elastische Material der äußeren Schicht, bedingt durch den Innen-Pressdruck der aufgepumpten Bälle, kontrolliert und absolut gleichmäßig dehnen. Die Rundung und Präzision der Bälle wird durch dieses Korsett absolut formstabil gehalten und das Materi¬ al der äußeren Schicht hat keine Möglichkeit sich un¬ gleichmäßig auszudehnen oder zu verziehen. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von solchen Materialien liegt in der leichten Verarbeitung, da das Material kantensauber geschnitten und vernäht werden kann.
Spinnfaservliese sind seit längerer Zeit bekannt und wer¬ den im Fahrzeugbau, zur Teppichherstellung, im Hoch- und Tiefbau, für Dachbahnen, in der Filtertechnik, Elektronik¬ industrie, Tapetenherstellung, Gartenbau und Land¬ wirtschaft eingesetzt. Ihre hohe Reiß- und Stoßfestigkeit, Dimensionsstabilität bzw. Temperaturbeständigkeit, Durch¬ lässigkeit, Beständigkeit und thermische Verformbarkeit machen sie für all diese Anwendungen geeignet. Solche Vliese werden hergestellt, indem man faserbildende Kunst¬ stoffe, beispielsweise Polyamid, Polyester, Polyolefine, PVC oder Polystyrol verspinnt und die dünnen Fäden endlos in Wirrlage ablegt und zu Schichten verfestigt, indem man entweder unter Druck und Wärme eine Verschweißung der Kreuzungspunkte der Filamente oder durch Aufsprühen einer Bindemittellösung eine Verklebung derselben herbeiführt (vgl. DE 13 03 891-B1 ) .
Vorzugsweise ist eine innere oder dritte Schicht aus einem geeigneten Stapelfaservliesstoff vorgesehen, die einen Druckausgleich zwischen der inneren preßluftgefüllten Gummiblase und der äußeren Hülle bewirkt und eine gewisse Dämpfung der Elastizität erreicht, so daß die Hülle in ihrem Verhalten einer Lederhülle entspricht.
Die Erfindung bringt den wesentlichen Vorteil, daß ein mit solchem Material hergestellter Sportball eine optimale Rundung bei stärkster Beanspruchung erreicht. Stabilitäts- erhöhend wirkt sich dabei aus, daß die äußere Beschichtung in plastischer Form direkt auf der zweiten Schicht aus Spinnfasermaterial aufgetragen ist und damit eine innige Verbindung zwischen den beiden Schichten erzielbar ist. Zusätzlich wird erreicht, daß Bälle, welche in diesem Aufbau gefertigt werden, mit höherem Druck aufgepumpt werden können, ohne dabei die Form und Präzision zu ver¬ lieren. Die Nahtstellen der Bälle halten überdurchschnitt¬ lich lange Zeit und reißen nicht aus, wenn man das Vlies stark genug auslegt. Die Bälle, welche mit diesem Aufbau gefertigt werden, halten auch bei Dauereinsatz die Form¬ stabilität, denn durch völlig isotrope Dehnung des Vlieses haben die Bälle keine Möglichkeit, sich zu verziehen und unrund zu werden.
Als besonders wirkungsvoll bei der Optimierung des Sprung¬ verhaltens bei Sportbällen und daher besonders bevorzugt, ist eine Vulkanisation bei den genannten Verbundstoffen beim Einsatz als Ballmaterial. Diese Erkenntnis beruht darauf, daß ein solcher Verbundstoff bei der Bindung z.B. auf Basis von Latex und Selbstvernetzer, sehr träge und steif ist. Es hat sich daher gezeigt, daß sich ein selbst- vernetztes Vliesmaterial zum Einsatz als Qualitäts-Ball- material nicht eignet, da Sportbälle aus einem solchen Material gefertigt, kein Temperament aufweisen und ein sehr schlechtes Sprungverhalten besitzen, was in der Pra¬ xis beim Sport nicht akzeptiert wird. Der Grund für diesen negativen Sprung-Effekt besteht darin, daß bei einem selbstvernetzten System die Fasern im Vlies mit Harzen unelastisch und steif verklebt werden.
Bei einer Vulkanisation hingegen besteht sogar die Mög¬ lichkeit, systematisch je nach Bedarf und Anforderung, unterschiedliche Elastizitäts-Werte und Härtegrade im Vliessubstrat zu erzielen. Bei der Vulkanisation entsteht der gegen Hitze und Kälte sehr widerstandsfähige Weich¬ gummi. Der Latex wird bei 140* mit dem Vlies vulkani¬ siert, im Gegensatz zu einer Koagulation, welche auf einer Temperatur zwischen 37* - 65* basiert.
Die Vulkanisations-Temperatur von 140* sollte nicht über¬ schritten werden, da ansonsten die Qualität des vulkani¬ sierten Substrates verloren geht, das Vlies wird dabei hart und spröde.
Eine besonders bevorzugte Variante besteht darin, das Vliesmaterial in der Farbe weiß oder in hellen Farbtönen zu vulkanisieren.
Im Gegensatz zu einer Koagulation bleibt das vulkanisierte Vliessubstrat offenporig und die Hohlräume im Vlies werden nicht geleeartig ausgefüllt und verstopft.
Als weiterer Vorteil ist zu erwähnen, daß ein vulkanisier¬ tes Vliessubstrat besser mit Latex gefüllt ist, als bei- spielswiese ein Vlies mit Selbstvernetzung. Der Latex setzt sich bei der Vulkanisation verstärkt an den Fasern und Faser-Kreuzungen an, dennoch bleibt das Substrat her¬ vorragend offenporig und weist eine starke Atmungsaktivi¬ tät auf. Bei dieser bevorzugten Vulkanisation werden die aus Iso¬ pren bestehenden kettenförmigen Moleküle durch Schwefel¬ brücken miteinander vernetzt. Ein solches vulkanisiertes Material weist eine besondere Elastizität, Viscosität und dabei erstklassige Reflexe auf, was sich ganz deutlich durch ein perfektes, erstklassiges Sprungverhalten von Sportbällen zeigt. Das besondere dabei ist, daß ein Spie¬ ler einen optimalen, weichen Ballkontakt halten kann, ohne daß der Ball dabei unkontrolliert wegspringt. Der Ball weist eine erstklassige Ballführung auf und bei Bedarf eine extrem schnelle Beschleunigung.
Weitere wichtige Vorteile bestehen darin, daß ein Ball aus vulkanisiertem Material bei unterschiedlichen hohen und tiefen Temperaturen seine ursprüngliche Elastizität beibe¬ hält und dies auch bei Einlagerung über Jahre hinweg ohne Verhärtung des Synthese-Obermaterials.
Ein weiterer ebenfalls sehr großer Vorteil besteht bei einem vulkanisierten Vliessubstrat darin, daß die sich in jedem Latex befindlichen Emulgatoren, welche den Latex beim Transport flüssig halten, beim Vulkanisations-Pro- zess, im Vlies mit eingeschlossen werden. Dabei können die Emulgatoren bei Dehnung und Stauchung im Vliessubstrat nicht mehr frei werden und in der Offenporigkeit es Vlie¬ ses kein Annetzen von Feuchtigkeit bewirken. Solch ein Emulgator wirkt wie eine Seife und bringt z.B. in einem selbstvernetzten Vliessubstrat bei der Hydrophobierung unlösbare Probleme mit sich. Durch diese Offenporigkeit des Substrates und der bei Einsatz in der Praxis üblichen Dehnungen und Stauchungen des Obermaterials bewirken diese Emulgatoren in Verbindung mit Feuchtigkeit einen ständigen Saugeffekt. Dabei verliren jegliche Hydrophobierungsmittel ihre Wirkung. Im Versuch hat es sich gezeigt, daß das absolut gleiche Vliessubsrat, jedoch einmal selbstvernetzt und zum anderen vulkanisiert, beide ausgewaschen und mit der gleichen Art von Hydrophobierung ausgerüstet, sich von beiden Substra¬ ten das selbstvernetzte Material schnell mit Wasser voll¬ saugte. Hingegen das vulkanisierte Substrat zeigte keine Annetzung von Feuchtigkeit.
Aufgrund dieser vorgenannten positiven Eigenschaften einer Vulkanisation läßt sich ein solches Material auch als Schuhobermaterial einsetzen, weil dadurch eine dauerhafte Biege-, Reiß- und Stauchfestigkeit gewährleistet wird, verbunden mit einer hervorragenden Geschmeidigkeit und Elastizität, sowie bedingt durch die Offenporigkeit des Substrates verursachte erstklassige Atmungsaktivität.
Für ein solches Schuhobermaterial kann die abriebfeste Beschichtung entweder aus einem geschlossenen Film oder einem porösen und durchlässigen Film, überwiegend auf Basis von PU bestehen.
Des weiteren bietet ein solches vulkanisiertes Vliessub¬ strat die Möglichkeit, ohne Beschichtung auf der Obersei¬ te, als Besatz-Material bei Schuhen mit Velour-Optik ein¬ gesetzt zu werden, da ein solches vulkanisiertes Substrat eine sehr hohe Abriebfestigkeit aufweist.
Als weiterer Anwendungs-Bereich kann ein solches Substrat, ebenfalls mit Velour-Optik, für sprunggedämpfte Hallenbäl¬ le in Anwendung kommen, wobei es sich bei Bedarf anbietet, das Spinnfaservlies auf der Rückseite zu kaschieren.
Als weitere Möglichkeit können die verschiedenen Vorschlä¬ ge aus Vliesstoff auch alternativ mit PU-coaguliert oder mit Schaum, z.B. High-Solit PU-Schaum oder PVC-Schaum etc. ausgeschäumt oder mit Schaum beschichtet werden, um eine perfekte isotrope Gleichmäßigkeit und elastische Festig¬ keit zu erzielen. Ebenso ist es vorgesehen, einen Spinn¬ faservliesstoff mit Schaum zu beschichten und diese Kom¬ bination als Subsrat zu verwenden oder dieses zusätzlich mit einer abriebfesten Beschichtung auszurüsten.
Als weitere Möglichkeit kann ein Vliesstoff Verwendung finden, welcher nach Art eines Spinnfaservlieses mit End¬ losfasern gebildet wird und dann in einer höheren Grammage vernadelt und bei Bedarf gespalten wird, oder ein Spinn¬ faservlies, welches mit Gewebe oder Wirkware usw. kombi¬ niert und dann mit PU coaguliert oder mit Latex vulkani¬ siert wird. Ein solches Substrat kann ebenfalls zusätzlich mit einer abriebfesten Beschichtung ausgerüstet werden.
Gleichzeitig bietet der Spinnfaservliesstoff die Möglich¬ keit, das bei Sportbällen benötigte Verstärkungs-Laminat auf der Innenseite der Bälle, welches üblicherweise aus Gewebe besteht, durch das Spinnfaservlies zu ersetzen oder das Spinnfaservlies mit Gewebe oder Wirkware zu kombinie¬ ren.
Die hohe Verarbeitungs- und Vulkanisationstemperatur von 140* bewirkt bei der Vliesbindung auf Basis von Latex eine erstklassige Offenporigkeit des Vliessubstrates. Gleich¬ zeitig bewirkt diese Arbeitstemperatur von 140' die effek¬ tivste Wirkung in Verbindung von Schwefel und Latex bei der Vliesbindung und gewährleistet dabei eine optimale, gleichmäßige Vernetzung mit dem Ergebnis einer erstklassi¬ gen Elastizität und Geschmeidigkeit des Vliessubstrates. Der eingesetzte Latex überzieht und ummantelt dabei nur die Fasern sowie die Faserkreuzungen im Vlies, ohne dabei das Substrat auszufüllen, zu verschließen oder zu verstop¬ fen.
Ein weiterer sehr wichtiger Vorteil besteht darin, daß durch die Vulkanisation eine negative Nachhärtung des Substrates, bedingt durch den Schwefel, nicht erfolgt. Dies würde normalerweise geschehen z.B. bei weiteren Be¬ arbeitungsvorgängen wie z.B. Kondensierung oder Heißbe- schichtungen zwischen 140° - 160* . Dabei würde ein solches Substrat nachhärten und die Eigenschaften würden sich durch Versprödung negativ verändern.
Besonders bevorzugt ist eine Vulkanisation des Vlieses in weißen und hellen Farbtönen, eine Stabilisierung des vul¬ kanisierten Spinnfaservlieses mit Schwefel, sowie eine Hydrophobierung mit Fluorcarbon.
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung an¬ hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei¬ spiels näher erläutert.
In der Zeichnung ist der Aufbau des Verbundstoffes mit drei Schichten in einem Teilquerschnitt entsprechend den Konturen eines Sportballes dargestellt. Ausgehend von einer äußeren Schicht 1 aus einem hochabriebfesten Materi¬ al, z.B. auf der Basis von Polyurethan ist eine zweite Schicht aus Spinnfaservlies 2 vorgesehen, die multidirek- tional eine gleichmäßige Dehnung und Reißfestigkeit be¬ sitzt. Dieses Vlies nimmt die von dem Innendruck der Gum¬ miblase 4 erzeugte Druckspannung auf. Dadurch wird der Ball formstabil gehalten. Diese Eigenschaften eines Mate¬ rials werden von den verschiedensten Vliesmaterialien erfüllt, wie beispielsweise Polyester, Viskosepolyester, Polyamid, Copolymere aus anderen Kunststoffen und derglei- chen. Als Maß für die Reißfestigkeit kann von Größenord¬ nungen von 10 bis 1000 N/5 cm ausgegangen werden. Beson¬ ders bevorzugt werden Spinnfaservliese, die durch Vulkani¬ sieren mit Latex bei höheren Temperaturen verfestigt sind, wie sie vorstehend beschrieben wurden.
Dieses Spinnfaservlies wird ggfs. direkt auf eine innerste Schicht 3 aufgebracht, wobei diese Schicht aus weichen und unstabilen, d.h. nicht in sich verfestigten Stapelfa¬ servliesstoffen besteht. Diese Schicht 3 hat die Aufgabe, die gewünschte Sprungdämpfung und das benötigte Gewicht des Balles zu erzeugen und auch die Spieleigenschaften für ein gutes Ballgefühl und eine gute Ballführung. Diese innerste Schicht 3 kann aus den verschiedensten kurzfase¬ rigen Vliesmaterialien bestehen, wie beispielsweise aus Mikrofaservliesstoffen, coagulierten Vliesstoffen, porome- rischen Vliesstoffen, Polyestervliesstoffen, Polya- midvliesstoffen, Filzen, Lederfaserstoffen, Glasfa¬ servliesstoffen, Synthesekeramikfaservlies, und derglei¬ chen.
Durch diese Verbindung eines stabilen, multidirektional gleichmäßig dehnbaren Spinnfaservlieses mit dem nachgiebi¬ gen, aus kurzen Stapelfasern bestehenden Vlies ergibt sich das optimale Verhalten. Das Verbinden der Schichten 2 und 3 kann z.B. mit Hilfe eines Polyurethan-Klebers erfolgen oder bei Verwendung entsprechender Materialien auch durch Verschweißen bzw. Anwendung eines Gummiklebers und Vulka¬ nisieren. Besonders bevorzugt ist ein Verbund der beiden Materialien mittels eines Schmelzklebers auf der Basis von Thermoplasten.
Es ist ferner bevorzugt, das Spinnfaservlies der Schicht 2 direkt als Träger zu benutzen, auf dem die Stapelfasern, aus denen die Vliesschicht 3 in bekar iter Weise gebildet wird, abgelagert werden, um danach zu dem Vlies verdichtet zu werden.
Zum Verbinden von Spinnfaservlies und kurzfaserigem Vlies wird vorzugsweise eine Emulsion aus einem Natur- oder Synthese-Kautschuk, welche ein Silicon- oder Fluorcarbon-- Hydrophobierungsmittel und ggf. ein Urethan oder Acrylat als Haftvermittler enthält, benutzt. Dieser Kleber bewirkt beim Eintrocknen und Vulkanisieren, ggf. durch Selbstver¬ netzung, eine feste Bindung an den Faserkontaktstellen der Schichten, ohne jedoch die Porosität und Gasdurchlässig¬ keit wesentlich herabzusetzen. Durch die enthaltenen Hy¬ drophobierungsmittel, die in den Kautschuk eingebunden werden, wird im gleichen Arbeitsgang das Vlies gegen Ein¬ dringen von flüssigem Wasser geschützt, überraschenderwei¬ se läßt sich ein so vorbehandeltes Material trotz der Hydrophobierung noch mit der Polyurethanschicht 1 und ggf. mit unter das Vlies zu klebenden Verstärkungs- oder Be¬ schwerungsgeweben oder -folien verkleben. Die Materialien besitzen eine gute Elastizität auch in der Kälte.
Bei der Herstellung der Verbundmaterialien hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zunächst die Spinnfaserschicht und die innere Vliesschicht miteinander zu verbinden und da¬ nach die äußere Kunststoffschicht entweder als härtbare Dispersion
wäßriger Polyurethane zweikomponentiger Polyurethane Polyurethan auf High-Solid Basis
oder als thermoplastisches Pulver oder als vorfabrizierte Folie aufzubringen und durch Einwirkung von Wärme, entwe- der in einem Schmelzofen oder durch Infrarotstrahler zu verfestigen. Der Kunststoff durchdringt auf diese Weise teilweise die folgende Schicht, wodurch eine besonders feste Verbindung erreicht wird. Entsprechende Techniken sind für die Herstellung anderer Verbundwerkstoffe be¬ kannt. Weniger bevorzugt aber ebenfalls möglich, ist eine Verbindung über ein Bindemittel, beispielsweise einen Latex- oder Silicon-Kautschuk-Kleber.
Besonders bevorzugt ist es, das Spinnfaservlies auf der Oberseite mit einer dünnen (0,2-lmm) und auf der Unter¬ seite mit einer dickeren (l-5mm) Schicht aus Stapelfaser zu versehen, welche bevorzugt durch Vernadeln miteinander verbunden sind, und diesen Schichtverbund mit der obigen Kautschuk / Hydrophobierungsemulsion zu tränken (20-40 Gew.-%), den Verbund im Ofen zu vulkanisieren, oberfläch¬ liche Rauhigkeiten abzuschleifen und erst danach mit der Schicht 1 zu verbinden. Die dünne, überwiegend wieder abgeschliffene Deckschicht ergibt so eine besonders glatte Unterlage für den Kunststoff, wird aber noch ausreichend durchsetzt, um die Haftung der Spinnfaserschicht zu er¬ möglichen.
Die äußere Schicht weist vorzugsweise eine lederähnliche Narbung ihrer Oberfläche auf, die in üblicher Weise bei der Herstellung mit einer entsprechend gemusterten Präge¬ walze eingeprägt oder über eine Releasepapierbeschichtung aufgebracht wird.
Da durch die Nähte der mit dem erfindungsgemäßen Verbund¬ material hergestellten Produkte und teilweise auch durch Poren der Deckschicht, Wasser in das Innere eintreten kann, welches sich kapillar in den Vliesschichten ver¬ teilt, hat es sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, durch eine Hydrophobierung dieser Materialien ein Eindrin¬ gen von Wasser zu verhindern. Das Material wird dadurch 100% wasserdicht und nimmt auch bei Nässe nicht an Gewicht zu.
Als Hydrophobierungsmittel sind Lösungen oder Emulsionen von bekannten Produktgruppen, wie Aluminium- und Zirkon- salzen, höheren Fettsäuren, fettsäuremodifizierten Melami- nen sowie bevorzugt von Siliconen, Fluorsiliconen und Fluorcarbonharzen geeignet. Eine weitere Möglichkeit be¬ steht darin, die zuvorgenannten Komponenten mit Polyuret¬ han-Dispersionen zu kombinieren oder eine Hydrophobierung ganz auf Dispersionsbasis durchzuführen. Überraschender¬ weise lassen sich so hydrophobierte Materialien noch mit Polymeren beschichten bzw. verkleben.
Die Hydrophobierungsmittel können entweder nach der Her¬ stellung des Verbundwerkstoffes aufgebracht werden oder die Vliese vor der Laminierung mit dem äußeren Kunststoff¬ belag damit imprägniert werden. Eine vorherige Imprägnie¬ rung erweist sich als vorteilhaft, wenn das Hydrophobie¬ rungsmittel mit einem Lösungsmittel aufgebracht wird, in dem die äußere Hülle angelöst werden könnte. Eine nach¬ trägliche Imprägnierung ist notwendig, wenn das Hydropho¬ bierungsmittel die Haftung zwischen äußerer Kunststoff¬ hülle, Spinnfaservlies und/oder Unterlegvlies beeinträch¬ tigen würde. Geeignete Haftvermittler können für solche Fälle eingesetzt werden. Da die Hydrophobierungsmittel die Poren im Vlies nicht füllen, sondern nur die Fasern dünn überziehen, bleibt das Material luftig und atmungsaktiv.
Aus diesem Grund wird das Material vorzüglich als Schuh¬ obermaterial eingesetzt. Da für Schuhobermaterial bzw. für spezielle Bälle diese extrem geringe isotrope Dehnung, bedingt durch das Spinnfaservlies, von Nachteil ist und man ggf. eine größere Dehnung bevorzugt, muß das Material speziell zweischichtig aufgebaut werden. Dabei kann die Schicht aus Spinnfaservlies entfallen. Dies gilt auch für preiswerte Sportbälle, bei denen eine größere Dehnung und Toleranzen in Kauf genommen werden können. Der besondere Effekt und die sehr wirkungsvolle Eigenschaft eines sol¬ chen zweischichtigen Materials wird durch die Latex-Bin¬ dung des Substrates in Verbindung mit der Heiß-Vulkanisa- tion und ggf. Hydrophobierung gewährleistet.
Bei einem Material mit einem solchen 2-schichtigen Aufbau (Stapelfaservlies und Beschichtung) ergibt sich die fol¬ gende Zugfestigkeit und Dehnung in Anlehnung an DIN 53328:
% Dehnung bei:
N/20 X Dehn. 50N 100N 150N 200N 250N
Richtung a 276 66 8,7 19,7 31,2 41,5 52,3 Richtung b 368 103 13,7 33,1 47,4 59,7 70,7 diagonal 332 95 11,8 27,9 41,8 53,8 65.0
Weiterhin sollen die erfindungsgemäßen Materialien in einem weiten Temperaturbereich einsetzbar sein, bei¬ spielsweise zwischen -10* und + 50* C. Um insbesondere bei tiefen Temperaturen ein Verspröden der Kunststoffe zu verhindern, kann es daher vorteilhaft sein, an sich be¬ kannte Weichmacher ( Phtalsäureester, Adipate etc. ) zuzu¬ setzen. Um eine Migration der meist öligen Weichmacher im Verbund zu inhibieren, ist es ferner möglich, diese mit dem Synthesematerial zu vernetzen oder anzukondensieren. Da für die verschiedenen Arten von Sportbällen (Fußball, Handball, Volleyball etc. ) eine unterschiedliche Größe, ein unterschiedliches Gewicht und ein unterschiedliches Sprungverhalten gefordert wird, ist es bei einem nicht speziell an den Verwendungszweck angepaßten Verbundstoff eventuell notwendig, durch Einfügen weiterer Vlies- oder Gewebeeinlagen zwischen Hülle und Gummiblase, diese Eigen¬ schaften einzustellen.

Claims

16
Patentansprüche
1 ) Verbundstoff zur Herstellung von Sportbällen oder Schuhobermaterial aus einem mehrlagigen Verbundstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die äußerste Schicht (1) eine abriebfeste KunststoffSchicht ist, welche mit einer nach allen Richtungen eine gleichmäßige Dehnung und Reißfestigkeit aufweisenden zweiten Schicht (2) aus Spinnfaservlies verbunden ist.
2) Verbundstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die zweite Schicht (2) eine Längs- und Quer¬ reißfestigkeit von 10 bis 1000 N/ 5 cm aufweist und aus Fasern von Polyester, Viskosepolyester, Polyamid oder Copolymeren aus anderen Kunststoffen besteht und vorzugsweise durch Heißvulkanisation mit Latex ver¬ festigt ist.
3) Verbundstoff gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die äußerste Schicht (1) aus Polyuret¬ han, Siliconkautschuk, Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polypropylen, Polyacrylat oder auch einer Gummi-La¬ tex-Schicht besteht.
4) Verbundstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschicht (1) auf die Schicht (2) als härtbare Dispersion oder thermoplastische Masse aufgebracht wird.
5) Verbundstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, da¬ durch gekennzeichnet, daß eine innerste Schicht (3) aus einem Stapelfaservliesmaterial vorgesehen ist. 6) Verbundstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Stapelfaservliesstoff der innersten Schicht (3) aus Mikrofaservliesstoffen, coagulierten Vliesstoffen, poromerischen Vliesstoffen, Polyester¬ vliesstoffen, Polyamidvliesstoffen, Filzen, Lederfa¬ serstoffen, Glasfaservliesstoffen, Synthesekeramikfa¬ servlies und dergleichen besteht.
7) Verbundstoff gemäß einem der Ansprüche 5 und 6, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Schicht (2) mit der innersten Schicht (3) durch einen Schmelzkleber auf Basis von Thermoplasten verbunden ist.
8) Verbundstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Schichten (2) und gege¬ benenfalls (3) hydrophobiert sind.
9) Verbundstoff gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeich¬ net, daß als Hydrophobierungsmittel Lösungen oder Emulsionen von bekannten Produktgruppen, wie Alumini¬ um- und Zirkonsalzen, höheren Fettsäuren, fettsäure¬ modifizierten Melaminen sowie bevorzugt von Silico- nen, Fluorsiliconen und Fluorcarbonharzen verwendet werden.
10) Verbundstoff gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, da¬ durch gekennzeichnet, daß Schicht (2) und Vlies (3) mit einem Gemisch aus Natur- oder Synthese-Kautschuk, Silicon- oder Fluorcarbon-Hydrophobierungsmitteln und ggf. Urethan- oder Acrylat-Haftvermittlern gebunden sind.
11) Verbundstoff gemäß einem der Ansprüche Ibis 10, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Schicht (2) noch mit einer dünnen Schicht aus Stapelfaservlies abgedeckt ist.
12) Sportbälle bestehend aus miteinander zu einer Hülle vernähten Teilen aus einem Verbundstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 und einer aufblasbaren inneren Gummiblase (4).
13) Sportbälle gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hülle und der Gummiblase weitere Folien, Vlies- oder Gewebeschichten angeordnet sind.
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